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《建构开源机器人》教学设计
课题 《建构开源机器人》 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 八年级
教材分析 这节课我们学习了如何建构开源机器人，以及机器人的控制核心以及零部件等相关知识。引导学生们在学习过程中动手实践，理论与实际相结合，从而对构建机器人有更深一层的认识。
学习目标 了解开源机器人的硬件组成部件掌握开源机器人的控制核心、电机和各类传感器的使用学会搭建简单的开源机器人
重点 了解如何建构开源机器人。
难点 自己动手建构开源机器人。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 师：不同领域的机器人具有不同的功能，但是他们都有特定的机械结构，这些机械结构由什么组成呢？设计制作机器人和盖房子相似，都需要用材料或零件支撑起他们的结构。盖房子需要用到钢筋、石材、木材等材料，而搭建一个机器人则需要用到梁、轴、螺钉、各种连接片等零部件。机器人的构建是其能够高效完成任务的关键。构思搭建机器人需要先了解各个组成部件，我们以Makeblock智能机器人为例，来认识开源机器人搭建常用的零部件。拓展延伸Makeblock智能机器人图片五张（含两张动图） 在上节课基础上深入了解机器人 循序渐进引发学生思考讨论
讲授新课 认识零部件Makeblock是一款国产的以Arduino作为控制核心的开源机器人，主要零部件是铝合金材质，如图1-2-1所示，积木式的结构模块和电子模块的组合使制作机器人变得简单，能在很短时间内实现自己的创意并体会其中的快乐。Makeblock机器人还可以使用其他的开源硬件设备，也可以使用木条、塑料片和各种可回收材料制作，也可以用激光切割、3D打印等方法设计制作；传感器和驱动部件也可以购买市面上的标准配件。图1-2-1 mbot机器人的零部件本单元以Makeblock机器人为例，来认识开源机器人常用的关键部件。种类和作用mCore 控制板主控板是机器人的“大脑”和“心脏”，它为机器人提供指令，控制机器人设备的运行。电机电机是把电能转换为动能的一种装置。可以驱动机器人完成行走等动作。传感器超声波模块是一个用来测量距离的电子木块，测量范围是3~400cm。光线传感器的开发基于半导体的光电效应原理，可用来检测周围环境光的强度，以及不同颜色表面的光线差别。彩色LED灯模块包含4个可调全色域RGB LED，每个LED的颜色可以通过红（R）、绿（G）、蓝（B）3个颜色的数值大小来决定。巡线模块是专门为巡线机器人设计的，它包含两个传感器，每个传感器有一个红外发射LED和一个红外感应光电晶体管。建构机器人开源机器人的硬件结构包括感知部分、控制部分、驱动部分和支撑部分。机器人所具备的完善、合理的结构是能够科学有效工作的基础。建构机器人时要注意哪些方面？建构机器人时要考虑机器人的功能和所要完成的任务要求。首先要搭建稳定的结构，其次机器人的重量也是必须考虑的，同时还要考虑机器人更换某些重要组件、充电以及操作的方便性。多学一手如表1-2-2所示，根据机器人的移动方式，机器人可以搭建为以下几种方式。表1-2-2 机器人移动方式种类和特点轮式机器人在相对平坦的地面上，轮式行走对于机器人的速度和稳定性都易于实现，是目前大多数机器人采用的方式履带式机器人。履带式机器人可减少对地面的压强，如果地面平稳性较差，用履带效果就会更好一些。足式行走机器人足式行走对崎呕的路面具有很好的适应能力，在地面不平或松软时运动速度较高，能耗较少。学习任务：基础小车搭建分小组活动：运用本节所学内容，使Makeblock机器人零部件，小组成员共同制作如图1-2-2所示的无电机小车。利用身边的物品搭建如图1-2-3所示的测试场地，将搭建的无电机小车从不同高度滑下，观察并记录小车水平移动的距离，分析一下是哪些原因影响了滑动的水平距离，并填写表1-2-3。图1-2-2 无电机小车图1-2-3 测试场地示意图表1-2-3 实验表实验（次）高度（三次）123456结论实践与提高查阅相关材料，熟悉Makeblock机器人配件中各个零部件的用途和性能，按照图1-2-4搭建mbot机器人。拓展延伸Makeblock机器人的组装零部件：底盘、主板、动力系统、感应系统1.简单组装过程首先取出机器的底座、两个电机，使用螺丝将两个电机分别固定到底座的左右两侧即可，这一步要注意的是需要使用记号笔、小便签等工具对两个电机的线材做出标记用以区分，因为两根线材固定的接口的位置是不同的。将轮子的内外结构拼装到一起，左右各一个固定到电机的轴承上面，再使用螺丝进行固定。安装完成左右轮子之后，再使用内六角螺丝安装超声波感应器，按照示意图只需要将它固定到相对应的位置。巡线传感器安装在车身底部，使用内六角螺丝进行固定。电池盒安装到主板底部，通过主板盒上面的卡扣将两者进行固定。机身的主要零部件拼装完成之后，通过几个铜螺柱将主板与机身进行连接固定。最后一步将线材插入到相对应的插口内，电源插口、RJ25连接线等，都完成之后可以开机进行基本操作、编程了。2.运动展示使用遥控器可以对mBot进行一键启动，可以点按方向键对它的行走路线进行控制，还可以让孩子后期通过编程软件对遥控器上面的按键进行自定义设置。 观察零部件认识关键部件有哪些了解建构机器人的要点根据图例了解构建机器人的步骤按照图表实践搭建机器人以实例展示组装和机器人如何运动对拓展可提出问题引发思考 总结实践中遇到的难题并解决问题。
课堂小结 这节课我们学习了如何建构开源机器人，以及机器人的零部件和种类等相关知识。引导学生们在学习过程中动手实践，理论与实际相结合，从而对构建机器人有更深一层的认识。 总结 对本节课内容进行总结概括。
板书 认识零部件建构机器人学习任务：基础小车搭建
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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